[发明专利]齿轮啮合区动态接触应力、应变检测装置有效

专利信息
申请号: 201710713497.5 申请日: 2017-08-18
公开(公告)号: CN107328444B 公开(公告)日: 2023-05-30
发明(设计)人: 季晔;张旦闻 申请(专利权)人: 洛阳理工学院
主分类号: G01D21/02 分类号: G01D21/02
代理公司: 洛阳华和知识产权代理事务所(普通合伙) 41203 代理人: 张晓楠
地址: 471003 *** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 齿轮 啮合 动态 接触应力 应变 检测 装置
【说明书】:

齿轮啮合区动态接触应力、应变检测装置,包括电机、第一齿轮、第二齿轮,第一齿轮紧固在第一转轴上,电机的输出轴通过联轴器与第一转轴连接;第一齿轮与第二齿轮啮接,第二齿轮紧固在第二转轴上,第二转轴与电磁阻尼器连接,电磁阻尼器给第二转轴提供反向扭矩;与第一齿轮接触的第二齿轮的齿面上制作散斑模型;第一齿轮为透明体,每个齿上设有通槽,每个通槽内放置高清摄像头且高清摄像头位于通槽的中心并与第一齿轮和第二齿轮的接触区切线垂直;高清摄像头与高速摄像机无线通讯,高速摄像机与安装有DSCM处理系统的计算机相连。所述检测装置基于数字散斑相关方法,采集齿轮动态运转时散斑的动态变化信息,得出接触区应力变化和应变变化。

技术领域

发明属于齿轮应力、应变检测领域,具体涉及一种利用数字散斑相关方法检测齿轮啮合区动态接触应力、应变的装置。

背景技术

数字散斑相关方法(digital speckle correlation method,简称DSCM)是起源于20世纪80年代的一种非接触的光测力学新方法,在过去的20多年中这一技术得到了迅速的发展和广泛的应用。其基本原理是利用摄像系统记录物体在初始时刻的图像和当前时刻的图像,通过数字散斑相关方法的软件处理系统,衡量初始时刻图像与当前时刻图像的匹配程度,确定物体在这两个时刻对应的几何点,即可以得到当前时刻的全场位移。该方法可用于面内位移或变形测量,具有非条纹、非接触、高精度、全场测量的优点,它与不同放大倍数的显微成像设备结合,可以对宏观、细观、微观、甚至纳观尺度的变形进行有效的测量,测量范围从小变形到大变形,其灵敏度一般可达0.01-0.05像素所代表的大小。DSCM采用的光路简单,所使用的光源可以是激光也可以是白光,散斑可以是以激光形成的,也可以是人工散斑或者自然纹理,不需要光学干涉条纹处理,测量环境要求低,目前已广泛应用于力学领域。

目前的齿轮啮合区应力、应变数据基本采用有限元等理论计算获得,直接测量齿轮啮合难以实现。理论计算难以考虑很多边界条件,如摩擦、润滑等,所得数据存在很大的偏差。

有鉴于此,发明人基于数字散斑相关方法提出一种齿轮啮合区动态接触应力、应变检测装置。

发明内容

针对现有理论计算的缺陷,本发明的目的在于提出一种齿轮啮合区动态接触应力、应变检测装置,使其在齿轮受载条件下检测出啮合区动态接触应力和应变。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的齿轮啮合区动态接触应力、应变检测装置,包括电机1、联轴器2、第一齿轮31、第二齿轮32、电磁阻尼器4,第一齿轮31紧固在第一转轴51上,电机1的输出轴通过联轴器2与第一转轴51连接;所述第一齿轮31与第二齿轮32啮接,第二齿轮32紧固在第二转轴52上,第二转轴52与电磁阻尼器4连接,电磁阻尼器4给第二转轴4提供反向扭矩;

与第一齿轮31接触的第二齿轮32的齿面上制作散斑模型;

所述第一齿轮31为透明体,每个齿上设有通槽311,每个通槽311内放置高清摄像头且高清摄像头位于通槽311的中心并与第一齿轮31和第二齿轮32的接触区切线垂直;所述高清摄像头与高速摄像机无线通讯,高速摄像机与安装有DSCM处理系统的计算机相连,高清摄像头拍摄的散斑图片通过高速摄像机上传至计算机,由DSCM处理系统处理。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进一步实现。

前述的齿轮啮合区动态接触应力、应变检测装置,所述第一齿轮31的材料为透明度高、强度高和韧性良好的工程塑料。

本发明提出的齿轮啮合区动态接触应力、应变检测装置基于数字散斑相关方法,采集齿轮动态运转时散斑的动态变化信息,得出接触区应力变化和应变变化,检测结果可为齿轮修形提供依据或对修行效果做出评价。

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